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日前,某研究所开发了一种无线传感器,通过将其植入大脑,首次记录了大脑受损伤后是如何发生变形的。这种大脑创伤在战争时有些士兵经常受到爆炸的影响而致使的大脑创伤。
“由于爆炸致使的大脑创伤在伊拉克自由战争时期已经成为一种最严重的伤害,并且渐渐扩大。每个单独部队记录在案的由爆炸引起的大脑创伤有大概167,000个。”普渡大学基本医药科学部Riyi Shi教授说道。
这种脑部创伤的后果是很可怕的,会引起神经退行性疾病如慢性创伤脑部病变,以及神经精神疾病如抑郁、焦虑。
“这样的风险给那些退伍军人重返平民生活带来了重大的公共卫生负担,因为这些病通常是慢性的,需要长期的治疗,花费大量的金钱以及生活质量。为了追求预防、诊断及治疗方法上的创新性及靶标性,我们首先必须深入了解发病机制,机械事件的启动以及由爆炸引起的创伤与随后的神经病理学之间的联系。”Shi说道。
这项新的的研究涉及到植入鼠的大脑后,“软磁铁”无线传感器的生物相容性。因为该胶状磁铁的机械性能与脑组织相类似,当大脑受到创伤后,它亦可以随大脑一起移动。电子计算机工程及生物医学工程的教授Babak Ziaie说道。
该研究的详细报道已发表于Scientific Reports期刊上。
“这是人们首次利用实时无线技术测量大脑的变形。”Ziaie说道。
研究发现,大脑并不是在简单的线性方向移动,而是在一个更宽的弧形上以复杂的方向在移动,这样与单纯的钝力所致的外伤相比,可能导致更大的伤害。
该篇论文的作者是Seung Song、Nicholas Race、Albert Kim与Tony Zhang、 Shi、 Ziaie。
“使用传统的影像技术无法看到爆炸引起的大脑变形。有了这个无线装置,我们就可以追踪大脑的移动。”Ziaie说道。
该技术的分辨率可达5-10微米,这就意味着我们可以检测到更详细的微小的变形。磁铁的运动由三个外部的传感器进行追踪,从而可创建一个精确的3D测量数据。
“该系统的反应时间非常快,可达微秒或者更快。常规的传感器需要一秒才能获取信号,但是爆炸事件的完成通常是微秒的事情,因此你会错失了所有的信息。”Ziaie说道。
磁铁的直径大约为3毫米,大概是美国硬币六分之一直径的大小。
Shi说:“它可以被插入大脑的任何部位进行研究,如主要负责记忆的海马体。”
该研究就是跨学科合作的最好例子,可有助于解决单个学科无法完成的工作,Shi说道。